河南110kV输电线路网架结构典型模式分析

2022-07-09李文博李明源

电气技术与经济 2022年3期

李文博童辉李明源刘阳

（中国电建集团河南省电力勘测设计院）

1 河南地区110kV电网结构历史演变

在河南电网发展的初期阶段，110kV网架结构多以链式、辐射式结构为主，其中110kV站内主接线采用双母线、双母线带旁母、单母线分段、单母线分段带旁母等多种主接线形式，种类繁多、标准不一。

在1998年城网改造期间，全国电力系统讨论110kV电网网架结构问题，提出“安全、可靠、经济”原则和T接网架结构。当时郑州公司内部对完全采用T接方式持有不同意见，综合考虑各方意见后，确定了郑州110kV电网采用Tπ混合结构，即两座220kV变电站之间串3座110kV变电站，两侧的110kV变电站网架结构采用T接方式，110kV站内主接线采用线变组接线；中间的110kV变电站网架结构采用π接方式，110kV站内主接线采用双母线接线，如图1所示。

图1 110kV站内双母线接线形式

2002～2004年，城网改造期间建设的变电站陆续投运后，调度部门反映，此类110kV电网结构调度方式不太灵活，建议优化。郑州公司通过研究，2005年开始优化Tπ混合结构，将两侧的110kV变电站网架结构调整为Tπ混合方式，站内110kV主接线调整为内桥＋线变组接线；中间的110kV变电站网架结构仍沿用π接方式，110kV站内主接线调整为单母线分段接线，如图2所示。

图2 110kV站内单母线分段接线形式

至2010年，为实现电网标准化，逐步优化110kV网架结构及接线形式，河南省电力公司编制了《河南电网发展技术及装备原则》。提出各地市可根据自身网架结构，选取链式π接或链式Tπ混合接线两种网架结构，如图3所示。郑州公司根据自身电网结构特点，决定选择建设链式Tπ混合方式的电网结构，其中110kV站内主接线采用内桥＋线变组接线，并延续至今，如图4所示。

图3 链式Tπ混合结构

图4 内桥＋线变组接线

2 国内外发达城市110kV目标网架研究

2.1 国外发达城市网架结构

国外高压配电网如巴黎、东京多采用链式、环网结构，变电站主接线多采用线变组接线。国外主要城市高压配网电网结构和站内主接线情况，见表1。

表1 国外主要城市高压配网电网结构和站内主接线情况

综上，国外发达城市网架结构可借鉴之处主要有以下几点：

巴黎电网接线模式清晰、简化、统一、规范，各电压等级均采用环网接线，变电站主接线种类较少、统一清晰，便于运行维护，但其电压序列、运行方式、容量配置均与郑州电网实际区别较大，可借鉴性不强，但配电自动化每条线路均有三遥终端，配置较高，值得借鉴。

东京66 kV高压配网全部采用链式环入环出简洁的组网模式，运行灵活可靠。郑州110 kV组网模式以链式πT混合为主（占比64%），其中部分为不完全链式、复杂链式等不规范接线（占比近约10%），带来运维量大、调度繁琐等问题，网架结构宜统一规范。

2.2 国内发达城市网架结构

国内110kV电网主要采用链式π接（如图5所示）、链式T接、Tπ混合三种网架结构，站内主接线方式主要以单母分段接线（如图6所示）、线变组接线、内桥＋线变组接线为主。

图5 链式π接结构

图6 单母线分段接线

其中主要发达城市110kV电网结构主要采用两种模式，一种是以武汉为代表的链式π接结构，110kV站内主接线采用单母线分段接线；一种是以杭州为代表的链式Tπ混合结构，110kV站内主接线采用内桥＋线变组接线。“武汉模式”和“杭州模式”两种网架结构及接线形式在各自供电区域内均作为110kV目标网架广泛应用。综上，国内发达城市网架结构可借鉴之处主要有以下几点：

1）采用“强－简－强”结构，保证电网经济可靠运行。

2）110kV电网结构采用双链、三链π接，如北京、深圳，接线简洁规范、供电可靠性高。

3）110kV电网结构采用双链π接，变电站主接线为单母分段，运行灵活、安全可靠，并能较好的满足110 kV大用户接入需求，缓解220 kV变电站出线压力。国内主要城市110kV电网结构和站内主接线情况，见表2。

表2 国内主要城市110kV电网结构和站内主接线情况

2.3 省内城市网架结构

省内其他主要城市110kV电网结构结合地区发展实际大多以双链π接、双环网、Tπ混合为主，单链、双辐射为辅。其中开封、洛阳、南阳、商丘、信阳等城市以双链π接为主，许昌、安阳、周口等城市以Tπ混合为主。省内主要城市110kV电网结构和站内主接线情况，见表3。

表3 省内主要城市110kV电网结构和站内主接线情况

3 网架结构及接线模式对比分析

从可靠性、灵活性、经济性三个方面对链式π接和链式Tπ混合两种网架结构进行对比分析。

3.1 可靠性

两种网架结构均可确保线路“N－1”故障时的转移负荷的能力。

其中链式π接结构线路故障需停运检修时，仅涉及两座变电站的倒闸操作，简化调度、运维人员操作的同时，缩短了停电的时间。

链式Tπ混合结构线路故障需停电检修时，由于T接线的存在，需涉及三座变电站的倒闸操作，增加了操作次数，调度、运维人员操作更加复杂，延长了停电的时间。

3.2 灵活性

链式π接结构，站内主接线采用单母线分段接线的变电站，每一段母线上均有两回进出线，当其中一回线故障时，可倒换另一回线路带母线运行，变压器无需受累停运，运行方式较为灵活。

链式Tπ混合结构，站内主接线采用内桥＋线变组接线的变电站，当线路故障需停运时，因T接线所带主变为线变组接线，变压器需受累停运；当区内110kV变电站电源取自不同220kV分区时，站内10kV并列倒负荷受限。

3.3 经济性

链式π接结构，站内主接线采用单母线分段接线的变电站，110kV出线规模均在4回或以上，电缆多以3×5＋1排管或电力隧道方式敷设，尤其老城区道路管线紧张的情况下，修建难度较大，投资较高；正常运行方式下，4回及以上进出线中2回处于备用状态，线路设备利用率较低。

链式Tπ混合结构，站内主接线采用内桥＋线变组接线的变电站，110kV线路规模仅需3回，电缆多以3×4＋1排管方式敷设。同时变电站站内开关设备少，变电站造价低、维护费用少；正常方式下，站内3台主变均由一条110kV线路带负荷运行，线路设备利用率高。

4 郑州地区网架结构及接线模式研究及实例分析

链式π接和链式Tπ两种网架结构均可满足供电可靠性要求，链式π接结构调度、运维操作较为灵活，链式Tπ混合结构经济性较好。在若郑州电网采用“杭州模式”，即110kV网架结构采用链式Tπ混合结构，站内主接线采用内桥＋线变组模式，则目前网架结构及站内主接线方式不再调整；下一步需加大10kV配电网建设力度，满足负荷转供需求。若郑州电网采用“武汉模式”，即110kV网架结构采用链式π接结构，站内主接线采用单母线分段接线，则需将现状、在建、可研已批复的变电站110kV出线规模扩大，同时将110kV站内主接线调整为单母线分段接线。以下结合实例进行分析。

4.1 a变—b变—c变—d变—e变链式结构

网架结构方面，原规划为三链Tπ混合结构，如优化则调整为三链π接结构，取消T接方式。a变—b变—c变—d变—e变链式结构优化前后接线图，如图7所示。站、d变电站110kV出线规模均为3回，变电站出口到主干线剖接点线路均采用3×4＋1位排管敷设，如优化则将上述3座110kV变电站出线规模调整为4回，将排管规模改为3×5＋1位。

变电站方面，原规划110kV b变电站、c变电站、d变电站均为内桥＋线变组接线方式，则需将上述3座变电站主接线改为单母分段接线。其中b变电站、d变电站为内桥＋线变组接线，经核查具备改单母线分段接线的条件。c变电站变为单母线分段接线。

4.2 A变—B变—C变—D变链式结构

网架结构方面，原规划为双链Tπ混合结构，如优化则调整为双链π接结构，取消T接方式。a变—b变—c变—d变链式结构优化前后接线图，见图8。

图8 A变—B变—C变—D变链式结构接线图

线路规模方面，原规划110kV B变电站出线规模均为3回，目前现状2回出线均为架空线，在架空入地改造时可以按4回规模建设；110kV C变电站处于规划阶段，可在可研设计阶段按4回或以上出线规模设计。

线路规模方面，原规划110kV b变电站、c变电

变电站方面，B变电站目前为内桥接线，经核查站内具备改单母线分段接线的条件，可在变电站扩建第三台主变时适时改造。C变电站可在可研阶段按照单母线分段接线进行设计。

由于Tπ混合结构倒闸操作复杂、停电时间长，且站内无法扩建110kV间隔，对110kV电网整体发展的适应性较差，且郑州10kV配电网形成较为完善的10kV网络结构需较长时间。随着郑州电网规模不断扩大，对供电可靠性和运行灵活性要求不断提高，汲取上海、深圳、武汉等国内发达城市110kV电网的发展经验，建议将郑州110kV电网提升调整为链式π接结构。

4.3 优化结果分析

一是已全部建成Tπ混合接线的110kV网架结构，将继续维持Tπ混合网架结构，市区中该类网架结构共计11串。二是已部分建设Tπ混合接线，相关变电站无法改造成单母分段接线的110kV网架结构，新建变电站仍按Tπ混合接线网架结构建设，市区中该类网架结构共计34串。三是已部分建设Tπ混合接线，相关变电站具备改造成单母分段主接线条件的110kV网络结构，新建变电站按链式π接结构建设，相关已建成的变电站有序改造，市区中该类网架结构共计16串。四是规划整条链路尚未实施的110kV网架结构，按照链式π接结构规划实施，市区中该类网架结构共计33串。

调整后，郑州市区110kV电网链式π接结构共计60串，Tπ混合结构共计45串，双辐射或三辐射结构7串。